14.2 热机的效率 课件 2022-2023学年人教版物理九年级全一册

热机的效率 第2节 第十四章 内能的利用 回顾与复习 什么是热机？ 汽油机和柴油机的内能从哪来？ 利用内能做功的机械叫做热机 燃烧汽油和柴油 新课导入 衔接：回答问题。 观察与思考 你知道火箭是如何获得巨大的机械能的吗？它用的是什么燃料呢？为什么发射火箭不用汽油或柴油呢？ 新课导入 衔接：这几年我国在航天领域可以说是硕果累累，各类火箭发射的成功率高达百分之百。让我们一起来欣赏一下我们国家的火箭发射成就。 火箭常用的燃料有偏二甲肼、无水肼、液氢等，这些燃料都不是很好得到，因此价格昂贵，那为什么不使用比较便宜的柴油或汽油作为燃料呢？学完这节课大家就知道了。 一、燃料的热值 思考与讨论：要烧开一壶水，我们可以使用哪些燃料呢？ 木柴、煤炭…… 酒精、汽油、煤油…… 煤气、天然气…… 固体燃料 液体燃料 气体燃料 新课探究 衔接：人类在原始社会就知道燃烧木材来取暖，在现代社会，人们所用的能量很大一部分是来源于燃料的，在现代人类能够利用的燃料种类也越来越多了。现在请大家思考这样一个问题。 某工厂要给所有员工每天提供10t开水，现在分别使用木柴、煤烧开水。你更倾向于使用哪一种燃料？ 新课探究 衔接：来，我们继续来烧开水。（幽默过渡）用锅炉烧开水 这也太多了吧！ 一小车就足够了 新课探究 衔接：现在我们已经把工厂要用的燃料准备好了，大家看一看，有什么感受？ 我们发现如果烧同样多的水，消耗的木柴的质量要大于消耗的煤的质量。我们发现，烧开同样质量的水，消耗的木柴质量要大于消耗的煤的质量。 思考：相同条件下，1kg木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？ 如何描述物质的这种能力呢？ 热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。 意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 单位：焦每千克，J/kg 符号：q 新课探究 衔接：好，现在我们再来继续思考这样一个问题。 这说明煤燃烧释放热量的能力要比木柴要强。如何描述物质的这种能力呢？我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。 强调完全燃烧以及热值是物质本身的属性。 活动：请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。 新课探究 衔接：现在请同学们看一下书本上的燃料的热值表。 质量 完全燃烧放出的热量 1kg干木柴 2kg干木柴 m kg干木柴 1.2×107J 2 × 1.2×107J m × 1.2×107J m kg某燃料 m × q 完全燃烧放出的热量=质量×热值 Q = mq Q = Vq 对于气体： m = q Q q = m Q 新课探究 衔接：既然1kg的干木柴完全燃烧释放的能量是1.2×107J，那么……，（分别提问2kg、mkg的干木柴、mkg的某燃料完全燃烧的热量） 某一艘运载火箭发射时，使用了300t 的液氢，这些燃料完全燃烧时能释放多少能量？ 放出热量 Q = qm =1.4×108 J/kg× 300×103 kg =4.2×1013 J 若用汽油完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨汽油？ 需要干木柴 m= = ≈9.13105kg 4.2×1013 J 4.6×107J/kg 例题 新课探究 衔接：现在，有谁还记得火箭使用的什么燃料呢？为什么使用这种燃料呢？我们来计算一下。我们可以发现，如果使用汽油的话，火箭的重量会变得非常大，这样的话火箭是无法起飞的。 二、热机的效率 讨论：家里使用煤气灶烧热水，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧的热量能够被水完全吸收吗？ 1.燃料很难完全燃烧 2.高温的烟气带走一部分热量 3.装水的容器会吸收一部分能量 4.煤气灶会吸收一部分能量 …… 新课探究 衔接：现在我们又得烧热水啦。想想一下自己的生活体验，如果家里用煤气灶烧水，煤气能完全燃烧吗？…… 1.燃料很难完全燃烧（我们会闻到煤气味，这说明有一部分煤气没有被燃烧，还可以举例，烧木炭的时候，把烧完的木炭敲开，发现里面还有一部分是黑色的，说明没烧完，也就是没有完全燃烧。）2.3.4. 我们会发现有很多热量都浪费掉了。 η＝　　　　　　　　　　 W总 W有 Q吸 Q放 η＝　　　　　　　　　　 热效率：吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值。 新课探究 衔接：大家还记得机械效率吗？（之前举的例子，端起水杯喝水，见八下课件机械效率） 1.有用功是什么？ 为达到目的必须做的对人们有用的功。 我们的目的是把水加热，也就是说水吸收的热量才是有效的。（类比之前说的拿起水） 2.额外功是什么？ 人们不需要但又不得不做的功。 但是在加热的过程中，燃料无法完全燃烧，这里有能量损失，壶吸收的热量，燃气灶吸收的热量等等，这是都是额外消耗的能量。 3.总功是什么？ 额外